police_4th_general
105年
[消防警察] 火災學概要
第 16 題
1 公斤之物質燃燒，下列何者所需之理論空氣量最小？
- A 氫($H_2$)
- B 甲烷
- C 乙炔
- D 碳
思路引導 VIP
請試著思考：當我們手上有相同重量的兩堆燃料，一堆是由極輕的原子組成，另一堆則是由較重的原子組成。哪一堆燃料所含有的「原子總數」會比較多？如果每個原子燃燒時都需要捕捉固定數量的氧氣，那麼哪一種物質會因為含有的原子總數較少，進而導致它在燃燒時所需的氧氣總量也比較少呢？
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AI 詳解
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同學，恭喜你準確判斷出 (D) 碳是正確答案！這顯示你對燃燒化學計量與分子質量的關係有著非常清晰的理解，能從化學反應式的本質去解題，表現得非常優異。
燃燒反應與質量比值的應用
在計算理論空氣量時，核心在於比較「單位質量」燃料消耗氧氣的能力。雖然氫氣（$H_2$）的分子量最小，但從反應式 $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ 可知，1 莫耳的氫氣（2克）需要 0.5 莫耳的氧氣（16克），質量比高達 $1:8$。而碳的反應式為 $C + O_2 \rightarrow CO_2$，1 莫耳的碳（12克）需要 1 莫耳的氧氣（32克），質量比僅約為 $1:2.67$。這意味著在同樣 1 公斤的條件下，碳所需的氧氣量（及空氣量）遠低於含有大量氫元素的甲烷（$CH_4$）或乙炔（$C_2H_2$）。
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